Выходные характеристики

Выходные характеристики транзистора представляют собой зависимость тока стока I_с от разности потенциалов между стоком и истоком U_си при фиксированных значениях напряжения на затворе U_з . Рассмотрим вначале случай, когда U_з = 0 В. Поскольку канал в исходном состоянии является омическим сопротивлением, то за счет дрейфа электронов при подаче положительного потенциала небольшой величины на сток относительно заземленного истока по каналу и в нагрузочной цепи потечёт ток I_с ~ U_си . Однако протяженность этого участка вольт–амперной характеристики сравнительно невелика, так как одновременно с появлением тока в цепи возникает разность потенциалов между затвором и канатом, величина которой постепенно нарастает при переходе от конца канала, обращенного к истоку, к противоположному его концу. Затворные p⁺-n-переходы оказываются обратносмещёнными, и ширина их OОЗ d увеличивается пропорционально [U_к+U(х)]ⁿ (где n=1/2 или 1/3) в данной точке канала (рис. 6). В результате расширения ООЗ уменьшается поперечное сечение канала и возрастает его сопротивление. На вольт–амперной характеристике наблюдается переход от линейной к сублинейной зависимости тока от напряжения (рис. 7, кривая 1) .

При некотором напряжении на стоке U_с (рис. 7, кривая 1) края ООЗ p⁺-n-переходов у стокового конца канала почти смыкаются. В этой ситуации дифференциальное сопротивление канала стремится к ¥, а . Дальнейшее увеличение напряжения на стоке выше U_син приводит к росту длины "перекрытой" части канала. Можно показать, что этот эффект обеспечивает конечное значение дифференциального сопротивления канала при U_си > U_син и слабый рост тока стока на этом участке вольт-амперной характеристики.

В области достаточно больших значений U_си разность потенциалов между затвором и каналом у его стокового конца достигает величины, достаточной для развития лавинного пробоя p⁺-n-перехода. Этой ситуации соответствует последний участок вольт–амперной характеристики, на котором наблюдается стремительный рост тока при слабом изменении напряжения (рис. 7).

При наличии обратного смещения на затворе выходная характеристика транзистора имеет такой же вид, но в связи с уменьшением исходной ширины канала и увеличением его сопротивления уменьшается наклон линейного участка и напряжение выхода тока на насыщение U_син (рис. 7, кривые 2 и 3). Ясно также, что уменьшается напряжение стока, необходимое для развития лавинного пробоя в p⁺-n-переходе, так как U_пр = U_си + U_з . Подача переменного напряжения на затвор вызовет периодическое изменение сопротивления канала, и в цепи стока появится переменная составляющая тока, а на нагрузочном сопротивлении - переменное падение напряжения.

Из изложенного материала видно, что по принципу действия полевые транзисторы аналогичны электронным вакуумным лампам. Исток в полевом транзисторе подобен катоду электронной лампы, сток – аноду, а затвор – сетке. Выходное сопротивление транзистора определяется так же, как для электронной лампы, из выражения

.

При напряжениях, соответствующих насыщению тока стока, R_вых или сопротивление канала транзистора R может быть порядка нескольких мегаом.